钕激光、半导体激光对窝洞消毒产热及抑菌效果的体外实验

doi:10.12307/2021.235

中国组织工程研究 ›› 2021, Vol. 25 ›› Issue (34): 5432-5438.doi: 10.12307/2021.235

• 组织工程口腔材料 tissue-engineered oral materials • 上一篇下一篇

钕激光、半导体激光对窝洞消毒产热及抑菌效果的体外实验

梁潇月1，邹朝晖1，董晓曦2，张钰1

1天津医科大学口腔医学院牙体牙髓科，天津市 300070；2中国医学科学院，北京协和医学院生物医学工程研究所，天津市 300192

收稿日期:2020-06-18 修回日期:2020-06-24 接受日期:2020-07-29 出版日期:2021-12-08 发布日期:2021-07-26
通讯作者: 邹朝晖，博士，主任医师，天津医科大学口腔医学院牙体牙髓科，天津市 300070
作者简介:梁潇月，女，1993年生，2019年天津医科大学毕业，硕士，主要从事口腔临床医学方面的研究
基金资助:
天津市自然科学基金(18JCYBJC95700)，项目参与人：邹朝晖

Heat production and bacteriostatic effect of neodymium laser and semiconductor laser on cavity disinfection: in-vitro study

Liang Xiaoyue1, Zou Zhaohui1, Dong Xiaoxi2, Zhang Yu1

1Department of Endodontics, School of Stomatology, Tianjin Medical University, Tianjin 300070, China; 2Institute of Biomedical Engineering, Peking Union Medical College, Chinese Academy of Medical Sciences, Tianjin 300192, China

Received:2020-06-18 Revised:2020-06-24 Accepted:2020-07-29 Online:2021-12-08 Published:2021-07-26
Contact: Zou Zhaohui, MD, Chief physician, Department of Endodontics, School of Stomatology, Tianjin Medical University, Tianjin 300070, China
About author:Liang Xiaoyue, Master, Department of Endodontics, School of Stomatology, Tianjin Medical University, Tianjin 300070, China
Supported by:
the Natural Science Foundation of Tianjin, No. 18JCYBJC95700 (to ZZH)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
窝洞消毒：窝洞预备好后，洞壁的牙本质小管中还残存少量细菌，为更好地消除残余感染，防止继发龋，充填前需做窝洞消毒。对窝洞消毒必须考虑其有效性、持久性和对牙髓的损害，并且窝洞无菌状态的维持有赖于充填材料对窝洞的完全密封。
钕激光：临床上常用的有Nd：YAG和Nd：YAP激光器。倍频532 nmNd：YAG是高能激光，在脉冲模式下瞬时产生的高能量可以使细菌气化，胞壁破裂，蛋白质变性凝固坏死，从而杀灭细菌。波长为1 341 nm的Nd：YAP激光，水吸收系数是Nd：YAG激光的14.26倍，可使组织凝固止血，具有较好的抗菌效果，针对口腔解剖结构设计，易操作。
背景：局部高效的窝洞消毒手段可最大限度地杀灭窝洞内残存的细菌，从而扼制龋病的再次发生和发展。激光作为一种新型技术手段，通过激光的热效应及生物刺激效应破坏细菌的细胞膜从而杀灭细菌。
目的：评价钕激光(Nd：YAP、Nd：YAG)、半导体激光(Diode)窝洞消毒的安全性与有效性。
方法：收集完好的前磨牙并制备体外牙窝洞模型，分别用Nd：YAP激光、810 nm半导体(Diode)激光、Nd：YAG激光处理样本，利用热电偶温度测量仪监测髓腔内温度变化，菌落计数观察变形链球菌和乳酸杆菌的生长情况。
结果与结论：①同一种激光下，髓腔温度随照射功率的增大而升高；②功率相同时，不同激光窝洞消毒，髓腔温度均有所升高且温升值小于引起牙髓坏死的温度5.5 ℃，当功率为1.8，4.0 W时，Nd：YAP激光温度高于Nd：YAG激光和半导体激光组(P < 0.05)；③菌落计数显示，同种激光下，随激光功率增大，菌落数明显减少，与阴性对照组(生理盐水组)相比，差异有显著性意义(P < 0.05)；④1.8 W、3.0 W、4.0 W组与阳性对照组(5.25%NaClO溶液)相比差异无显著性意义(P > 0.05)；⑤综合安全性、有效性及最小功率原则，3种激光在窝洞消毒时可选择的最佳功率为1.8 W。

https://orcid.org/0000-0003-1878-1653 (梁潇月)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 钕激光, Nd：YAP, Nd：YAG, 半导体激光, 热效应, 髓腔温度, 窝洞消毒

Abstract: BACKGROUND: Local effective disinfection method can kill the bacteria to the maximum extent, so as to prevent the recurrence and development of caries. As a new technology, laser destroys the cell membrane of bacteria through its thermal and biological stimulation effects.
OBJECTIVE: To evaluate the safety and effectiveness of cavity disinfection with neodymium laser (Nd:YAP, Nd:YAG) and semiconductor laser (Diode).
METHODS: The intact premolars were collected and the isolated alveolar cavity model was prepared. Samples should be processed with Nd:YAP laser, 810 nm semiconductor (Diode), and Nd:YAG laser, separately. The pulp temperature was monitored by thermocouple temperature measuring instrument. The growth of Streptococcus mutans and Lactobacillus was observed by colony counting.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The pulp temperature increased with the increase of irradiation power. (2) At the same power, different laser disinfection, the temperature was increased and less than the pulp necrosis 5.5 °C, when the power was 1.8 and 4.0 W. Nd:YAP laser temperature was higher than Nd:YAG laser and semiconductor laser group (P < 0.05). (3) Colony count showed that with the same laser, the number of colonies decreased significantly with the increase of laser power; compared with the negative control group (normal saline group), the difference was statistically significant (P < 0.05). (4) There was no statistical difference between 1.8 W, 3.0 W, and 4.0 W groups and positive control group (5.25% NaClO solution) (P > 0.05). (5) The results show that, based on the principles of safety, effectiveness and minimum power, the optimal power that can be selected for the three kinds of lasers in the disinfection of cavities is 1.8 W.

Key words: neodymium laser, Nd:YAP, Nd:YAG, semiconductor laser, thermal effect, pulp temperature, cavity disinfection

中图分类号:

梁潇月, 邹朝晖, 董晓曦, 张钰. 钕激光、半导体激光对窝洞消毒产热及抑菌效果的体外实验[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(34): 5432-5438.

Liang Xiaoyue, Zou Zhaohui, Dong Xiaoxi, Zhang Yu. Heat production and bacteriostatic effect of neodymium laser and semiconductor laser on cavity disinfection: in-vitro study[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2021, 25(34): 5432-5438.

图/表（结果） 6

2.1 激光窝洞消毒对髓腔温度的影响见表1及图4。

(1)同一种激光，在不同功率下窝洞消毒时，髓腔温度随照射功率的增大而升高，且功率越大，髓腔升温越多，但各组髓腔温度升高值均小于5.5 ℃；
Nd：YAP激光组中，1.8 W组与3.0 W组相比，差异无显著性意义(P > 0.05)；0.9 W、1.4 W、4.0 W 3组之间两两比较，差异有显著性意义(P < 0.05)；1.8 W、3.0 W组分别与0.9 W、 1.4 W、4.0 W组比较，差异有显著性意义(P < 0.05)。
半导体(Diode)激光组中，1.4 W组与1.8 W组相比，差异无显著性意义(P > 0.05)；0.9 W、3.0 W、4.0 W 3组之间两两比较，差异有显著性意义(P < 0.05)；1.4 W、1.8 W组分别与0.9 W、3.0 W、4.0 W组比较，差异有显著性意义 (P < 0.05)。
Nd：YAG激光组中，5组之间两两比较，差异有显著性意义(P < 0.05)。
(2)功率相同，不同激光窝洞消毒时，髓腔温度均会有所升高且温升值小于5.5 ℃；功率为0.9，1.4，3.0 W时，3组之间差异无显著性意义(P > 0.05)；功率为1.8 W时，Nd：YAP激光组与半导体激光组之间，差异有显著性意义 (P < 0.05)；功率为4.0 W时，3组之间差异有显著性意义(P < 0.05)。
2.2 激光处理窝洞后菌落计数见表2及图5，6。

(1)同种激光，不同功率窝洞消毒效果，随激光功率增大，菌落数明显减少。
与阴性对照组(生理盐水组)相比，所有激光处理组 (0.9 W、1.4 W、1.8 W、3.0 W、4.0 W组)均显示菌落数量减少，差异有显著性意义(P < 0.05)；
与阳性对照组(5.25%NaClO组)相比，0.9 W组与1.4 W组菌落数多，差异有显著性意义(P < 0.05)，1.8 W、3.0 W、 4.0 W组与阳性对照组相比差异无显著性意义(P > 0.05)。
在Nd：YAP、半导体、Nd：YAG各组中，0.9 W、1.4 W组与1.8 W、3.0 W、4.0 W组之间两两比较差异有显著性意义 (P < 0.05)；0.9 W组与1.4 W组之间差异有显著性意义(P < 0.05)； 1.8 W、3.0 W、4.0 W组两两比较差异无显著性意义(P > 0.05)。
(2)相同功率下，不同激光组之间菌落计数结果如下：
当功率为0.9 W时，半导体激光组菌落数较多(P > 0.05)，Nd：YAG和Nd：YAP组菌落数较少(P < 0.05)；
当功率为1.4，1.8，3.0，4.0 W时，3组之间菌落数相比差异无显著性意义(P > 0.05)。

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引言

龋病是发病率极高的、牙体硬组织慢性细菌感染性疾病，影响牙齿的形态功能，引发疼痛，危害口腔健康。细菌是首要的决定性因素，其中变形链球菌是主要致龋菌，对牙面有高度的选择性和亲和力，糖产酸的速度较血链球菌、轻链球菌等其他口腔细菌快，菌落表面pH值低，这种产酸力与细菌对牙面直接破坏有关[1-2]；乳杆菌是口腔内的仅次于变形链球菌的致龋菌，在有氧和无氧条件下均能良好生长，特别是在有氧条件下，氧及其代谢产物超氧化物阴离子自由基、羟自由基和过氧化氢等活性氧对糖的代谢及菌斑微生态具有重要作用。有学者从患龋者口中取样，发现乳杆菌检出率高达62.5%[3]，它不是龋病开始的原因，而是龋病进展的结果。变形链球菌和乳杆菌是主要与龋发生有关的细菌，其中后者在牙本质龋中发挥着作用[4]。
目前临床上常见的窝洞消毒的方法包括机械手段、抗菌药物、化学机械手段等，然而高速涡轮钻去除腐质过程中，有可能增加露髓、疼痛风险，从而引起患者焦虑心理，造成牙科恐惧症[5-6]；长期使用抗菌剂会使牙菌斑生物膜产生耐药性，引起口腔菌群失调。有学者研究发现在质量浓度为 2 500 mg/L的青霉素作用下，变形链球菌生物膜中细菌仍未被全部杀死，表现出较高的抗生素耐受性；在静止期或生长速率较低时期的S.mutans，激光共聚焦扫描显微镜下观察，其灭菌效果差，表现出较高的抗药性[7-8]；还有学者用硝酸银和碘伏联合消毒中龋预备的窝洞[9]，高浓度的硝酸银能够杀灭细菌，但由于其具有较强的腐蚀性易造成软组织灼伤；另外硝酸银可以使牙齿颜色变黑，临床应用较局限。曾有学者常规去腐备洞后使用丁香油消毒龋洞引起患者全身性重度过敏性反应[10]。临床上迫切需要一种新方法，既能达到突出的杀菌效果，也对机体安全、无毒副作用。
激光作为一种新型技术手段可以通过其热效应破坏细菌的细胞膜而杀灭细菌[11-14]，临床操作简便，靶向定位准确，所以，应用激光进行窝洞消毒具有较好的临床应用价值。口腔属于局部环境，采用特定部位抗微生物的方法，可降低药物对于全身系统的影响。局部高效的窝洞消毒手段可以最大限度杀灭窝洞内残存的细菌，从而扼制龋病的再次发生和发展。此次研究通过高速手机裂钻在体外前磨牙的牙合面制备G.V，BlackⅠ类洞，并人工植入变形链球菌和乳酸杆菌的混合菌悬液，模拟牙本质龋损环境，利用钕激光(Nd：YAP、Nd：YAG)以及半导体激光分别进行窝洞消毒，观察髓腔温度的变化及细菌生长状况，评价激光灭菌的安全性、有效性，为临床激光的规范化应用提供基础依据。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

材料方法

1.1 设计随机对照体外实验。
1.2 时间及地点于2017年12月至2018年6月在天津医科大学口腔医学院中心实验室完成。
1.3 材料
1.3.1 离体牙收集选取天津医科大学口腔医院口腔颌面外科门诊因正畸拔除新鲜健康的前磨牙85颗，患者均已签署知情同意书，选择牙冠完整、无龋、显微镜下无裂纹的牙齿。
1.3.2 实验菌株与培养基变形链球菌(streptococcus mutans， S.mutans)，乳酸杆菌(sactic acid bacteria，l.acidophilus)，胰蛋白胨大豆肉汤(trypticase soy broth，TSB)，胰蛋白胨大豆琼脂(trypticase soy agar，TSA)。

1.3.3 主要设备与仪器 810 nm半导体激光器(PILOT，美国)，Nd：YAG激光器(DEKA，意大利)，Nd：YAP激光器(LOKKI，法国)，光学显微镜(OLMPUS，日本)，热电偶温度测量仪(中国医学科学院生物医学工程研究所激光医学实验室)，激光功率计(Gentec-Eo，加拿大)，见图1。

1.4 方法
1.4.1 样本制备
(1)离体牙处理：超声洁治去除表面牙石，刮匙刮除表面软组织，体积分数3%H2O2溶液消毒24 h。定位釉牙骨质界下2 mm，高速手机截冠弃根，暴露髓室底，拔髓针去除髓腔内残留的牙髓组织，生理盐水冲洗1 min后，将牙冠保存生理盐水中备用，保存时间少于4周。

用高速手机裂钻在牙冠牙合面制备大小为2 mm×2 mm×2 mm的窝洞，生理盐水冲洗窝洞，无菌棉球擦拭，三用气枪吹干窝洞。用移液枪将配好的混合菌悬浊液10 μL 滴入制备好的窝洞内，厌氧培养24 h，生理盐水冲洗窝洞，吹干备用(图2)。

(2)制备混合菌悬浊液：将冻存的变形链球菌、乳酸杆菌常温下复苏48 h，用接种环在超净台内挑取菌液，在TSA固体培养基内，用四分区划线法平板涂布于培养基中，分别接种。在厌氧环境下(体积分数80%N2，10%H2，10%CO2)倒置放入37 ℃恒温培养箱内孵育48 h。光学显微镜下观察革兰氏染色挑取的单菌落，并行形态学检查鉴定。鉴定为纯培养后，将平皿上的单一菌落挑入到5 mL的TSB液体培养基内厌氧培养48 h。将两种细菌菌液按1∶1的比例混合，用TSB液体培养基调配成浓度为1×1011 CFU/L的混合菌悬液备用。
1.4.2 实验步骤
(1)实验分组：将样本随机分成5组，分别为Nd：YAP激光组、810 nm半导体(Diode)激光组、Nd：YAG激光组、阳性对照组(5.25%NaClO溶液)、阴性对照组(生理盐水)。其中每激光组下按功率不同设5个亚组，功率包括0.9，1.4，1.8，3.0，4.0 W，每亚组样本数量为5个，阳性对照组及阴性对照组样本数量均为5个。
(2)检测激光器：将激光功率能量计探测器、显示器分别连接3台激光器，预热15 min，使探头位于探测器正上方，让激光发出光斑照射在探测器石墨盘上，选取0.9，1.4，1.8，3.0，4.0 W进行检测，验证激光器连接完好无能量耗损，可用于实验。注意激光探头与探测器石墨盘之间的距离要把握好，一般为2 cm左右，距离太近，瞬时能量密度增大，易损坏石墨盘。使用功率计时，选择与相应激光器相同的波长下进行检测，注意波长的调换。
(3)校正热电偶温度测量仪：连接温测仪和电脑显示器，选择时间间隔为50 ms，预热3 min。校正时将金属探头置于沸水100 ℃及冰水混合物0 ℃中。为避免因操作者体温影响实验数据，造成误差，应注意操作过程中，不可直接接触金属探头。
(4)温度测试：测定室温(26 ℃)下每个样本初始温度T0，不同激光照射时，测定每个样本的髓腔即刻温度Ti并记录。温度变化∆T的计算公式为∆T=Ti-T0。
所用的激光器参数：波长1 341 nm Nd：YAP激光、频率5 Hz、光纤直径200 μm；波长1 064 nm Nd：YAG激光、频率20 Hz、光纤直径200 μm；波长810 nm半导体、频率10 Hz、光纤直径400 μm。照射方式：脉冲模式、时间30 s、距离10 mm、与牙面呈45°角移动照射；输出功率为0.9，1.4，1.8，3.0，4.0 W。

次氯酸钠阳性对照组用无菌棉球蘸取5.25%NaClO溶液；阴性对照组用无菌棉球蘸取生理盐水溶液，使棉球完全浸湿，置于窝洞内1 min。同时测定每个样本的髓腔即刻温度Ti并记录(图3)。

(5)菌落计数及抗菌率计算：处理完成后，各样本均用5 mL生理盐水冲洗窝洞1 min，无菌棉球擦拭并转移到含 5 mL生理盐水的离心管中，使用VOTEX涡旋器重悬管中细菌，经连续稀释后，将每种稀释液等分试样涂抹在脑心浸液(TSA)琼脂培养基上。放置在37 ℃，厌氧环境中培养48 h后进行平板菌落计数。并计算抑菌率R：
R=(B-A)/B×100%
其中A为各组表面的活细菌数，B为阴性对照组(生理盐水)表面的活细菌数。
1.5 主要观察指标 ①热电偶温度测量仪测定各组髓腔温度变化；②平板菌落计数观察各组活菌数量；③计算抗菌率，各类激光不同参数下抑菌效果。
1.6 统计学分析实验数据采用SPSS 17.0软件进行统计分析，所得的数据以x±s 表示，采用方差分析；处理组间的两两比较采用最小显著性差异t检验，以P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

目前临床上常用的激光包括钕激光(Nd：YAP、Nd：YAG)、半导体激光(Diode)、铒激光(Er：YAG)等。波长为 1 341 nm 的Nd：YAP激光用于软组织止血、消炎、灭菌、根管治疗和再治疗、牙本质敏感、美白等，波长适中，对水、血红素和金属吸收性好，水吸收系数是Nd：YAG激光的14.26倍，可使组织凝固止血，具有较好的抗菌效果[15]。倍频532 nm激光掺钕钇铝石榴石激光(Nd：YAG)为高能激光，用于止血、牙周袋及根管消毒、软组织成形等，长光纤传导，波长长于半导体激光，能量高于半导体激光[16-17]。波长为810 nm半导体激光为低能量激光，用于止血、消毒、软组织修整，光纤传导、其生物刺激效应和生物促进效应是对组织作用的原理[18-19]。而铒激光(Er：YAG)又称为硬组织激光，波长为2 940 nm，主要用途为对软、硬组织切割，效率高，在口腔领域多用于种植体周围炎的治疗，切割牙体、牙槽骨及软组织、去腐备洞、去除玷污层等，对水的吸收性最好，为短脉冲发射方式，而且不同治疗需更换不同工作激光头并接冷却水和气泵[20-21]。4种临床常用激光选择性吸收光谱如图7所示。此次实验主要探讨牙体硬组织——牙本质患龋后，激光对窝洞消毒的安全性及灭菌有效性，故选择口腔科常用的两种钕激光(Nd：YAP、Nd：YAG)以及半导体(Diode)激光照射体外的感染窝洞体外牙模型。设定相同照射时间、不同功率，监测髓腔温度的变化评价3种激光窝洞消毒的安全性，并观察在安全功率下的抑菌效果。由于Nd：YAP激光器的功率参数是固定不可调置的，包含的功率值有0.9，1.4，1.8，3.0，4.0，5.0，7.5，10.0 W，其中，5.0，7.5，10.0 W为Nd：YAP激光牙体硬组织治疗模式，用于根管桩、断针的去除、根管再治疗等，因此以Nd：YAP激光器的功率为参考，选择临床上可用于牙体软、硬组织消毒灭菌的参数值为0.9，1.4，1.8，3.0，4.0 W，照射时间为30 s。
激光灭菌同时，能量会被牙本质中的水分子吸收，其热效应产生的瞬时热量可通过组织传导至牙髓腔内，导致髓腔温度升高。正常健康的牙髓组织对热量的耐受是有限的，短时间内牙髓腔的巨大温升会对牙髓组织造成不可逆转的损害甚至坏死[22]。因此，激光照射窝洞时对牙髓组织的安全是值得关注的[23]。此次实验结果显示，照射时间相同时，输出功率越大，髓腔温度升高越多；功率为4 W时引起的髓腔温度升高最多，为(3.75±0.27) ℃。有学者研究发现，髓腔在激光照射牙髓组织时，3-5 ℃温升值是安全的，牙髓尚有活性，然而造成牙髓组织活性不可逆丧失的温升值超过5 ℃[24-25]。而BALDISSARA等[26]学者认为，牙髓组织在8.9-14.7 ℃髓腔温升值范围内，有良好的牙髓活性。ZACH等[27]研究灵长类动物模型发现：引起15%牙髓组织坏死，髓腔内温度升高超过5.5 ℃；导致80%牙髓组织活性丧失和坏死温升值已达11.2 ℃。虽然对牙髓组织安全的髓室温度界定尚未有定论，但经过大量文献的考量和比对，选5.5 ℃作为此次研究髓室温升值的安全边界温度。故此次实验中，最大温升值低于 5.5 ℃，基本是安全的。实验中应用的热电偶温度测量仪金属探头是一个矩形的金属面(图2)，探头不会接触到髓室各轴壁，引起温度测量不准确而造成实验误差，所以激光通过牙本质传导到髓腔内的热量更为客观直接。
在此次实验中，功率相同时，Nd：YAP激光引起的髓腔温度升高值高于Nd：YAG激光和半导体激光，且当功率为1.8 W时，髓腔温升值为(2.13±0.27) ℃，与半导体激光组之间差异有显著性意义(P < 0.05)；功率为4.0 W时，3组之间差异有显著性意义(P < 0.05)。分析Nd：YAP为聚焦性能良好的激光，当作用集中在窝洞时，被牙体组织吸收后瞬间产生的高能聚焦激光，可有效、快速杀灭细菌，用于窝洞消毒，离开后，散开成低能量激光(生物刺激效果)，能激发组织活性，加速组织再生[28-29]。然而同功率下，半导体激光组髓腔升温值低于Nd：YAP、Nd：YAG激光，在1.8 W时髓腔温升值仅为(1.56±0.32) ℃。810 nm半导体激光距离水的吸收峰(2 940 nm)相比1 341 nm Nd：YAP激光、1 064 nm Nd：YAG激光远，更接近黑色素和血红蛋白的吸收峰[30-31]，所以相同输出功率下，激光转化的热量少于其他两个激光，传到髓腔内热量也较少，故半导体激光温升值低。
窝洞预备好后，根据龋洞进展情况，洞壁牙本质小管还会残存部分或多数细菌，为更好地消除残余感染，防止继发龋，充填前需作窝洞消毒。激光照射窝洞后，菌落计数结果显示：与阴性对照组(生理盐水组)相比，3种激光均可有效杀灭洞内的细菌，功率越大，杀菌效果越好；且当功率为1.8，3.0， 4.0 W时，3种激光的菌落计数与阳性对照组(5.25%NaClO溶液组)相比差异无显著性意义(P > 0.05)，1.8，3.0 W时杀菌率分别达80%、90%及以上，4 W时杀菌率可高达95%，阳性对照组杀菌率为96%。实验中3种激光照射方式均设定在脉冲模式下，作用能力强，Nd：YAP和Nd：YAG激光热效应使细菌气化，胞壁破裂，蛋白质变性凝固坏死，从而杀灭细菌[32-33]；但因传输方式不同于连续式热量，作用目标组织时，极大降低了热量积聚，不会对靶向组织造成损害；半导体(Diode)激光则是依赖于其光生物刺激作用灭菌[34]，有学者用原子力显微镜观察半导体激光根管消毒后的细菌发现：激光可以使细菌表面出现白纹、胞内容物外渗，膜胞小孔融合甚至会出现细菌溶解现象[35]。激光具有一定的渗透性，可以到达机械设备不可到达的部位。3种激光之间相互比较菌落计数结果发现，功率相同时Nd：YAP激光的杀菌效果优于其余两种激光，然而半导体激光杀菌效果稍差于钕激光(Nd：YAP、Nd：YAG)。Nd：YAP为短脉冲激光，瞬间峰值能量为2 600 W，并具有较好水吸收性[32，36]；Nd：YAG次之，瞬间峰值能量为2 500 W，这两种激光均为高能量激光，灭菌主要通过激光的光热效应，以短脉冲方式发射的激光可以获得瞬间高能量(治疗的有效性，同时在每个脉冲间隔期保证充分的冷却时间，可以减低对组织的热损伤(治疗的安全性)[37]；然而半导体激光属于低能量激光，峰值功率较低(为10 W级)，主要通过激光的生物刺激效应灭菌，且不损伤组织和细胞[38]。SIQUEIRA等[39]的实验研究发现，半导体激光可渗入牙本质小管1 000 μm处，明显深于常规化学消毒剂的渗透深度100 μm。因此激光更有效地杀灭牙本质小管内部的细菌。当功率≥1.8 W时3种激光抑菌效果与5.25%NaClO相比差异无显著性意义(P > 0.05)，证实激光可以有效灭菌。CAFER等[40]学者用1 064 nm Nd：YAG激光照射离体牙牙本质，设定功率3 W、照射时间30 s，而后在照射区用扫描电子显微镜发现大量的炭化层。因此，无论选用何种激光，选择合适的功率参数是非常有必要的，综合安全性、有效性及最小功率原则，3种激光在窝洞消毒时可选择最佳功率为1.8 W，Nd：YAP激光效果略优于其他两者。由于功率越高，抑菌效果越好，但对于牙本质小管、牙髓组织、细胞因子等影响，仍需进一步实验阐明。
临床上，口腔内的唾液、牙周组织、牙髓组织血液循环系统等口腔内的温湿环境，会运走部分热量而避免牙髓组织损伤，体外实验是很难模拟口内血运循环系统的，因而在此次实验中，为尽可能模拟临床操作环境，保持窝洞相对潮湿。干燥的窝洞，激光照射消毒时，组织会直接吸收其能量产热，造成局部能量累积。随着激光进入口腔医学临床诊疗阶段，众多种类的激光器和治疗各种参数大多是厂家和医师根据自身临床经验提供、选择的，没有统一的规范化标准，而国内外学者大都致力于研究激光灭菌的有效性，忽略了激光消毒时所产生的热能对牙髓等牙体软组织的安全性，亦缺乏不同类激光灭菌安全性及有效性的横向对比研究。此次研究旨在对临床常用激光治疗参数进行验证和比对，希望临床医师、尤其对于缺乏激光经验的医师，在使用不同种类激光器时有理可查，有据可依，让激光充分发挥在口腔医学领域的优势。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

钕激光、半导体激光对窝洞消毒产热及抑菌效果的体外实验

Heat production and bacteriostatic effect of neodymium laser and semiconductor laser on cavity disinfection: in-vitro study

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